量子维特根斯坦

转载声明：除调整格式外，不得对原文做改写、改编。原创不易，谢谢！E-mail:yellow@aliyun.com

♥声明：本文为原创文本，非生成式，转载请注明出处！

商务咨询/顾问/请@yellowscholar♥作者：黄先生斜杠青年

＃量子理论 ＃科学史 ＃思想家和理论

图片通过：盖蒂图片社

量子物理学中的形而上学辩论并不涉及“真理”——它们只不过是一种仪式、活动和文化的形式

我第一次了解到柏拉图关于洞穴的寓言是在很久以前的青春期。我对哲学有一点了解。柏拉图的理想形式理论带来了启示：我们可以体验到一个现实的影子戏，但它仍然是永恒和不变的。外面的某个地方有一个完美的圆圈;我们能看到的所有其他圆圈都是这个圆圈的苍白复制品，与它空灵的统一相比，尘埃和灰烬。

为了追求这个理想，很多年轻人学习了数学，以证明素数是无限的，而 2 的平方根是无理数（一个不能通过除以两个整数来得出的实数）。他们被告知，这些陈述在时间的开始是正确的，在时间的尽头也是正确的，在最后一位数学家从宇宙中消失很久之后。然而，当学生们为他们的博士课程大量制作证明时，数学中的人为因素开始让他们感到不安。他们的证明似乎更像是论据，而不是无可辩驳的计算。每个都建立在不言而喻的公理之上，这些公理虽然显然是正确的，但似乎只基于数学家之间的共识。

事实证明，数学的这些问题是众所周知的。数学家和哲学家伯特兰·罗素 （Bertrand Russell） 在他职业生涯的大部分时间里都试图支撑这座建在沙子上的房子。他的尝试与他的合作者阿尔弗雷德·诺斯·怀特海德 （Alfred North Whitehead） 在标题崇高的《数学原理》（Principia Mathematica，1910-13 年）中出版——这是一本厚厚的三卷本巨著，其中罗素以“上述命题偶尔有用”的诙谐方式介绍了 1 + 1 = 2 的扩展证明。他们的工作以作者的大量费用出版，引发了连锁反应，到 1930 年代，数学正在不一致和不完整的悬崖上摇摇欲坠。

我是斜杠青年，一个PE背景的杂食性学者！♥致力于剖析如何解决我们这个时代的重大问题！♥使用数据和研究来了解真正有所作为的因素！

最终，一些学生转向了物理学，希望将他们的柏拉图主义抱负重新建立在支配宇宙物理现实的永恒法则上。但量子理论也将其暴露为一种幻想：即使我们可以定义物理定律的规则和方程式，我们也无法解释它们的含义。量子信息论的最新实验表明，我们对现实的最基本假设，例如何时可以认为某物已被观察到并具有确定的物理特性，都在旁观者的眼中。

解决这些悖论的尝试可以追溯到量子力学的黎明，当时阿尔伯特·爱因斯坦和尼尔斯·玻尔争论如何解释他们发现的令人困惑的现象。然而，只有当你潜入剑桥哲学的平行环境中时，在路德维希·维特根斯坦和罗素的崛起时期，你才开始觉得你对数学和物理学的疑虑可能会得到解决。爱因斯坦和玻尔、维特根斯坦和罗素的同时代人并没有直接参与量子革命。然而，正是在这些哲学家的工作中，我开始看到我们关于现实的一些最基本问题的答案——这些答案源于认识到我们不仅在问错误的问题;我们还在问荒谬的问题。

关于量子物理学的伟大辩论始于 1920 年代。玻尔和他的门徒维尔纳·海森堡 （Werner Heisenberg） 试图弄清楚如何谈论量子粒子的奇怪行为：例如，它们如何看起来“知道”何时被观察，并在被观察时充当粒子，在未被观察时充当波。

如何描述这种现象让理论家们感到困惑。海森堡（以及后来的埃尔温·薛定谔）提出了用波函数描述粒子的方程，其中简单的数字变成了生活在奇异数学空间中的无限维度的实体。观察行为现在有一个复杂的描述，考虑到实验者在做什么。

但是所有这些数学运算都没有弄清楚在测量粒子的特性时实际发生了什么。在那一刻，所有复杂的无限维数学突然被压缩成一个个的数字，仿佛粒子一直都在那里。对屏幕上散射的光子的一次又一次观察表明，不可能有简单的解释。这种描述让爱因斯坦非常不满意，因为波函数似乎阻止了粒子在被观察到之前就具有确定的属性。爱因斯坦希望波函数消失，取而代之的是一些更明智的解释，其中事物保留了确定的属性和位置。然而，尽管几十年来一直为量子力学的不完备性讨价还价，但波函数还是不能被放弃。

从这种讨价还价中得出的观点后来被称为“哥本哈根解释”——由海森堡于 1955 年创造，其前提是观察者和被观察系统之间存在根本的分歧。与此同时，博学家约翰·冯·诺依曼 （John von Neumann） 提出了一个理想化的数学描述，描述了当你测量粒子的波函数时会发生什么：它在与观察者相互作用时坍缩。这股浪潮的其余部分去了哪里，或者它是否一开始就真实存在，谁也说不准。

宇宙是一枚已经被抛出的硬币，正面或反面是预先确定的：我们所做的只是揭开它

到 20 世纪后期，出现了数十种其他解释，名称奇特：多世界理论、超决定论、一致性历史、模态解释、超选、波姆力学、Lindblad 方程。我甚至发明了自己的：动态历史。虽然少数人和我一样，提出了可能与量子力学冲突的新理论，但大多数都没有。它们是形而上学的，而不是物理的。

隐藏在这一切背后的大问题是：波函数是什么意思？它代表真实还是不真实的东西？大多数解释是“现实主义的”，因为它们假设波函数是一个真实的实体，然后继续解释它代表什么——但少数人说它根本不存在，例如众所周知的量子贝叶斯主义或 QBism。QBism 的存在归功于维特根斯坦的朋友和同时代的弗兰克·拉姆齐 （Frank Ramsey） 的工作，他发展了一种反现实主义的概率解释。QBism 认为，波函数纯粹是人类不确定性的编码，代表在我们进行观察时更新的概率谱。因此，量子波函数根本不是关于客观现实的，而是关于我们未来的观察。因此，QBism 驳斥了波函数的柏拉图唯心主义，并宣称它只是我们信念的数学量化。

许多物理学家已经厌倦了这场辩论，以及现实主义者和反现实主义者之间看似无休止且令人不满意的争论。他们希望我们用物理学家大卫·梅尔明（David Mermin）的话来说，'闭嘴计算！'：停止试图解释量子力学，重新开始做这件事。另一方面，哲学家倾向于将后一类人视为哲学上的无知。人们怀疑，在内心深处，这些物理学家只是拥有一种他们不想承认的形而上学，因为他们不想站在一个没有科学依据的解释一边。

然而，那些追随 Mermin 的指控的人在 20 世纪最伟大的哲学思想家之一中有一个朋友——这个人不仅为他们的立场提供支持，而且为为什么这是唯一正确的立场提供哲学推理。

伊特根斯坦是一位不情愿的哲学家。1889 年出生于奥地利维也纳一个富裕而有权势的家庭，哲学对他来说似乎更像是一种强迫，而不是一种爱——一种被某些问题卡住的倾向，如果不解决它们就无法继续前进。也许这就是为什么维特根斯坦觉得有必要一劳永逸地“解决”哲学，攻击它的根源，并以此撕毁所有哲学辩论，包括所有领域的现实主义者和反现实主义者之间更广泛的争论。

维特根斯坦在他的同伴面前既非常傲慢，在面对他所面临的问题时又非常谦逊。他的任务不亚于发现逻辑的根源。1908 年，他开始涉足新兴的航空工程领域，很快就被数学哲学所吸引。

他的德国导师 Gottlob Frege 将他送到剑桥大学与 Russell 一起工作。关于维特根斯坦，罗素写道：“一个不知名的德国人出现了......顽固而乖戾，但我认为并不愚蠢。不到一年，维特根斯坦就向罗素证明了自己，罗素说：“我一定会鼓励他。也许他会做伟大的事情......我爱他，觉得他会解决我年纪太大而无法解决的问题。

然而，罗素的动机与维特根斯坦的动机不一致。罗素是伯爵的孙子，由他严格而虔诚的祖母在一个贵族家庭中长大。罗素在她的宗教中找不到安慰，于是在数学中寻求安慰，却发现这门古老学科的根基已经腐朽。他惊恐地发现，几何学欧几里得的公理，如“两条平行线不相交”，只是假设。同样，数字系统也是基于不言而喻的真理。如果有错，整个事情可能会崩溃。因此，罗素将自己的一生奉献给了解决数学中的所有不确定性。

罗素——维多利亚时代的产物——继续在没有确定性的地方寻找确定性

罗素挪用了维特根斯坦的哲学来支持基本逻辑，但维特根斯坦有其他想法。他想了解什么是事实是真是假——不是因为他想从确定性中获得安慰，而是因为，嗯，这让他感到困扰。与罗素不同，维特根斯坦致力于真理，无论多么丑陋。

维特根斯坦的一生不亚于他的思想。从 1911 年到 1913 年，他与罗素密切合作，一次躲在挪威乡村的一个偏僻小屋里几个月，以便实现他的想法。1913 年，他回到奥地利，却被卷入了第一次世界大战的混乱中。

那是欧洲社会各个层面都发生巨大动荡的时期。帝国正在衰落，旧的君主制秩序正在消退。妇女选举权如火如荼，战后英国和美国的投票权到来。科学和数学同样摆脱了 19 世纪古典主义的束缚。爱因斯坦的相对论，无论是狭义相对论还是广义相对论，都驱逐了艾萨克·牛顿的宇宙时间和空间概念，而海森堡的不确定性原理在几年后摧毁了测量的确定性。

与此同时，罗素——维多利亚时代的产物——继续在没有确定性的地方寻找确定性。年轻的维特根斯坦顺应时代精神，寻求一劳永逸地解决现实主义辩论，即使这意味着摧毁它。

战争年代对维特根斯坦来说并不容易。健康状况不佳使他免于征兵，但他自愿服役，并最终去了前线。他的理由很复杂，但从他的信件来看，他似乎在寻找一些他觉得在知识追求中找不到的东西。他在东线写作时表示，希望“死亡的临近”会给他带来精神上的转变。他被孤独和精神上的渴望所困扰，考虑自杀，结果靠信心得救。虽然战前他对宗教的厌恶与罗素不相上下，但在一家书店偶然发现了列夫·托尔斯泰 （Leo Tolstoy） 的《简讯》（The Gospel in Brief，1902 年），这使他成为了一名虔诚的基督徒。他的信仰会影响他后来的工作，反之亦然。1918 年被意大利人俘虏后，他在战俘营度过了几个月。

正是在战争期间，他为他的第一部伟大著作 Tractatus Logico-Philosophicus （1922） 形成了他的大部分想法——这本书通过语言将现代逻辑应用于形而上学，将有关现实的事实与现实本身联系起来。他称之为意义理论。

在 Tractatus 中，维特根斯坦发展了一种深深植根于世界的哲学——不是像理性唯心主义者罗素那样存在于理想化的思想领域，而是存在于我们如何谈论世界。他没有提出一个关于文字和事实如何代表现实的理论，这对现实主义者和反现实主义者来说都是至关重要的，他认为再现是无关紧要的。没有人需要说事实和对象代表什么。他们就在那里，嵌入我们的现实图景中。说他们代表什么其实是无稽之谈，荒谬的。就像在视觉领域一样，不需要第二张图片来解释第一张图片的含义;如果不是这样，我们就会成为无限递归的牺牲品。

维特根斯坦是严肃的，因为他认为我们不能谈论世界上不存在的事物

维特根斯坦的理解是，你不能用词来解释表征，因为词本身就是表征。这就像试图穿越到宇宙之外，向某人展示宇宙是什么——这是一项既不可能又不必要的壮举。一个句子通过它自己的含义来表示它的含义。因此，如果我说“珍妮有一个苹果”，我就不必解释“珍妮”和“苹果”这两个词如何代表世界上的物理对象;我也不必解释“has”是什么意思。我们共同明白，如果 Jenny 就在那儿，而且她手里拿着一个橙子，那么这个提议就是错误的。它显示了它的意义。只要我们都了解语言的规则，就没有什么可说的了。

因此，维特根斯坦甚至在他的早期著作中都表明，现实主义与反现实主义的辩论是没有意义的，因为双方都试图说出只能展示的东西。从维特根斯坦的早期观点来看，数学方程式——事实上，任何方程式，包括支配量子力学的方程式——都像一张现实的照片。就像照片一样，我们不需要任何人将其含义解释为现实主义或反现实主义。我们不需要哥本哈根或多世界来向我们表明方程式的意义，因为它已经像它将要的那样明显。问波函数代表什么，就像问米开朗基罗的大卫雕像或梵高的画作《星夜》代表什么一样：任何超出单纯事实的解释都是不充分和主观的。

您可能会发现此解释不令人满意。然而，维特根斯坦是严肃的，因为他认为我们不能谈论世界上不存在的事物。虽然我们可能会从粒子、测量和计算的角度来谈论量子力学，但任何赋予我们所能观察到的事物意义的哲学属性（例如“真实”或“虚幻”）都是无稽之谈。我们必须对赋予波函数额外的含义保持沉默。

然而，维特根斯坦对我们在哲学中可以谈论什么和不能谈论什么的探索将在接下来的几十年中不断发展，并导致甚至那些哲学概念的拒绝，例如他建立 Tractatus 所依据的图画理论。

维特根斯坦写了 Tractatus，他相信他已经“解决了”哲学。在他奇怪、傲慢的谦逊中，他在 1920 年代离开了这门学科，从事了园丁、教师和建筑师等各种工作。

然而，当维特根斯坦接触到逻辑经验主义时，这个过渡期结束了。这是由一群被称为维也纳圈的哲学家发起的运动。他们强调实证知识和“逻辑实证主义”理论，这意味着我们只能为可以测量或观察到的事物赋予意义。一个严格的逻辑实证主义者不关心解释或解释;相反，他们相信理解世界是建立在测量和预测之上的。

Tractatus 是维也纳圈的基石，这激发了维特根斯坦继续他的工作。1929 年，他决定返回剑桥，但离开了数学和逻辑哲学，转向了普通语言和心理学。

他完全拒绝意义理论，同时对它做出了他最有力的贡献之一

维特根斯坦最终将他的思想收集在一本名为《哲学研究》的书中——这可能是有史以来出版的最奇怪的哲学书籍之一（也许正是因为这个原因，直到 1951 年维特根斯坦因癌症去世后才出版）。调查不是由一系列主题或命题组织起来的，而是一系列由观点、论点和陈述组成的意识流。这实际上符合它自己的哲学，即哲学本身可以发现任何东西。它只是一种治疗形式，很快就会变成一种智力疾病。它唯一的工作就是提醒我们已经知道的事情。

从后来的维特根斯坦立场来看，所有不同的量子解释都是病态思维的结果，最终会自我毁灭。那是因为所有的哲学实际上都是关于单纯语法的辩论。他认为，如果我们认真对待这些形而上学的辩论，我们不仅错了，而且病了。

在他的《哲学研究》中，维特根斯坦完全拒绝了意义理论，同时对它做出了他最有力的贡献之一。他说，所有语言的定义都来自于它在特定情况下的使用方式。所有语言都是像国际象棋或扑克一样的游戏——我们通过下棋来学习规则，而不是理论或定义。因此，通用定义的概念本身就是一种技巧，有点诡计。人们无法谈论词语的真正含义;人们只能使用它们。这适用于数学和普通单词。

维特根斯坦 想告诉我们，我们需要停止试图解释语言。以指向村庄的路标为例。我们看到路标并立即理解其含义。他说，虽然其中涉及符号解码的元素，但没有更深入的解释步骤。换句话说，我们不需要弄清楚符号如何代表现实，无论是在柏拉图的理想世界中，还是在我们头脑中的一些主观现实概念中。标志几乎可以包含任何类型的符号、颜色编码或数字，只要人们看到它时采取的行动是正确的。这个标志“显示”我们村庄的位置，因为这就是这种标志的使用方式。这就是它的真正含义。

已故的维特根斯坦完全拒绝了他自己的现实图画理论。图片很好，很令人满意，但使用才是真正重要的。在这个读数上，波函数根本不像现实的画面。重要的是物理学家现在有能力进行计算，从而得出可以通过测量验证的预测。然而，关键不在于测量本身——正如一个逻辑实证主义者可能声称的那样——而是物理学家的行为方式。他们的计算方式是否会导致更多更好的物理学？语言和数学是控制和修改人类集体行为以完成工作的一种手段。

这是作为文化的语言，而不是作为图片的语言。而文化包括仪式。像所有仪式社区一样，物理学包含其规则、解释、专业词汇、被接受神秘艺术的信徒社区、灌输的层次和守门人。虽然一些社会将仪式与安抚神灵联系起来，但在科学中，它们的作用是治疗性地安抚我们的哲学需求。解释之间的竞争与氏族神灵之间的竞争没有什么不同，试图实现文化主导地位。

进化文化人类学支持这一观点，它已经证明语言与仪式和宗教有着深厚的联系。同样，科学的词汇、语法和程序本身就是仪式性的，每个子学科都有自己的习俗和规范。这些是必要的，因为科学家不可能纯粹根据事实价值来评估新的研究;验证新理论或实验结果通常需要数年时间。从进化的角度来看，仪式的作用也非常有意义。人类花了数十万年的时间在一个充满敌意的星球上航行，将对生存至关重要的信息编码成仪式，然后可以代代相传。当我们在几百年前发明科学方法时，我们不得不将其嫁接到我们自然界的那一部分，以便将其代代相传，劫持一种古老而有效的文化机制以实现新的目的。

科学的活动，而不是它的解释，定义了词语和符号的含义

因此，量子解释并不是对现实的真正调查，它并没有告诉我们关于世界的新信息。相反，它是一种语法调查，或者用人类学的术语来说，是一种文化调查。它是不同哲学疗法之间的竞争，满足不同的情感文化需求。

至关重要的是，正是在科学活动中，无论是通过实验还是计算，它产生的所有有用信息都存在。例如，维特根斯坦解释说，确定物体长度的行为如何不是学习理论和定义的情况，而是一种活动：

“确定长度”的含义不是通过学习长度和确定来了解的;“长度”一词的含义是通过学习确定长度等内容来学习的。

这种描述表明，学习量子物理学的含义就是学习计算它——反之亦然。

维特根斯坦认为，即使是数学也可能是一种共享的语言和活动。他问道：

这是什么意思：“即使每个人都相信两次、两次、两次等于五，它仍然是四”呢？——因为如果每个人都相信这一点，那会是什么样子呢？——嗯，我可以想象，例如，人们有不同的微积分，或者一种我们不应该称为“计算”的技术。但这会错吗？

他认为“奇数”会是一个更好的词，但我们没有共同的参考框架来称它为错误。他继续指出，数学在很大程度上是一种活动，就像一个游戏，我们都知道构成系统的相同规则。因此，我们都得出相同的结论，从不争论所证明的内容。然而，一些外星物种可能会为他们的数学游戏提出不同的规则，这些规则同样有效，因为他们遵循自己的规则。

如果维特根斯坦今天还活着，他可能会用文化人类学的词汇来阐述他的论点。因为在他看来，这种共享的语法和这些语言游戏构成了更大的仪式机制的一部分，这些机制将人类活动与人类知识紧密相连，就像 DNA 与人类生物学的联系一样。这也是进化如何通过使用预先存在的机制来产生新行为的完美例子。

从所有这些中得出的结论是，语言和数学的解释和表征与古代宗教的超自然解释几乎没有区别。试图解决玻尔和爱因斯坦之间的争论，就像试图回答禅宗公庵，即如果没人能听到，倒在森林里的树是否会发出声音。我们不能肯定地说是或不是，因为所有人类语言都必须与人类活动有关。而所有人类的语言和活动都是仪式性的，通过它们的相互联系来表示意义。因此，在不指定活动和实验的情况下询问波函数的含义以提取该含义，这与询问倒下的树木的声音一样明智。这是无稽之谈。

有人开始认为世界不是充满明确定义的真理，而是一个充满无数可能性的地方

维特根斯坦挑战了科学家和数学家的倾向，即寻找对没有科学价值的现象的解释——并将这种解释视为只不过是叙述。他教导说，哲学所能做的就是提醒我们什么是明显的真理。显然，波函数确实具有多元宇宙的解释，但必须先假设多元宇宙，因为它无法测量。因此，这种解释是一种同义词，而不是一种发现。

我谦卑地认识到，我们不能证明坚持一种对现实的解释而不是另一种解释是合理的。与我早期热情的柏拉图主义不同，我开始认为世界不是一个充满明确定义的真理的地方，而是一个包含无数可能性的地方——每一种可能性，就像波函数本身的可能性一样，可以同时是真实的。同样，数学及其周围的语言与其说是代表现实，不如说是帮助人们驾驭世界的可靠工具。它们起源于人类，用于人类目的。

因此，闭嘴和计算，认识到我们的理解途径是有限的。作为任何人，我们唯一的选择是观察、预测和测试。这可能不像我们在脑海中构建的解释那样迷人，但它是通往真正知识的王道。

了解更多时间深度剖析，尽在于此@黄先生斜杠青年

商业咨询和顾问业务，请@yellowscholar

关注我，带你先看到未来！♥

转载声明：除调整格式外，不得对原文做改写、改编。原创不易，谢谢！E-mail:yellow@aliyun.com

♥声明：本文为原创文本，非生成式，转载请注明出处！

商务咨询/顾问/请@yellowscholar♥作者：黄先生斜杠青年